Informazioni tecniche
Calcolo della resistenza per i pozzetti
Scheda tecnica WIKA IN 00.15
Applicazioni
■■ Il calcolo della frequenza di risonanza per pozzetti
serve come prova matematica alla resistenza per
la sollecitazione statica e dinamica in relazione alla
temperatura e pressione operativa.
Caratteristiche distintive
■■ Calcolo conforme a ASME PTC 19.3 TW-2010 per
pozzetti termometrici standard ricavati da barra come un
servizio ingegneristico.
■■ Laddove vengono superati i limiti di sollecitazione si
possono fare proposte per modifiche strutturali ai pozzetti.
Rappresentazione FEA di un pozzetto sotto stress in
relazione alle sollecitazioni sulla punta e sotto flangia
Descrizione
Il calcolo in conformità a ASME PTC 19.3 TW-2010 viene
utilizzato per pozzetti ricavati da barra in esecuzione conica,
cilindrica o a gradini, come ad es. i modelli TW10, TW15,
TW20, TW25 e TW30.
I dati di processo necessari per il calcolo secondo
ASME PTC 19.3 TW-2010 sono i seguenti:
Unità metriche Unità Imperiali Altri
(SI)
(anglosassoni)
Velocità del flusso
Densità del fluido
Temperatura
Pressione
Viscosità dinamica 1)
m/s
kg/m³
°C
bar
mm²/s
ft/s
lb/ft³
°F
psi
ft/1000s
--------cP
WIKA garantisce che il calcolo verrà eseguito sulla base
dell'ASME PTC 19.3 TW-2010. L'utente finale è responsabile
per la veridicità dei dati di processo su cui è basato il calcolo.
In genere, non viene data alcuna garanzia da WIKA per i
risultati conformi ad ASME PTC 19.3 TW-2010. I risultati sono
da considerarsi di carattere informativo.
Per le proposte di modifiche strutturali laddove vengono
superati i limiti di sollecitazione dimensionali sono necessarie
le seguenti informazioni:
■■ Diametro interno del bocchello
■■ Altezza del bocchello (lunghezza schermata)
■■ Diametro interno e spessore di parete della tubazione/del
serbatoio
1) Opzionale per ASME PTC 19.3 TW-2010
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ASME PTC 19.3 TW-2010
ASME PTC 19.3 TW-2010 è diviso in risultati dinamici e
statici.
Per i fluidi gassosi, la frequenza limite, rmax = 0,8, tuttavia
ci sono alcuni casi in cui non si applica. Per i fluidi liquidi, in
molte applicazioni, si applica la frequenza limite rmax = 0,4
introdotto recentemente per la risonanza in linea.
Se si supera il limite massimo consentito rmax per la
risonanza in linea o principale, è necessario effettuare le
seguenti modifiche:
a) Ridurre la lunghezza di immersione
Questo è il metodo raccomandato da ASME PTC 19.3
TW-2010 e il metodo più efficiente per migliorare il rapporto
di frequenza r.
Risonanza principale:
"Oscillazione di passaggio"
Vibrazioni amplitudine
Risonanza in linea:
"Oscillazione di
trascinamento"
Rimedi tramite modifiche dimensionali,
quando il valore di frequenza
ammissibile, rmax, viene superato
b) Aumentare il diametro stelo
Aumentando il diametro dello stelo sotto attacco, aumenta
la frequenza propria fn e si rende ottimale il rapporto di
frequenza r.
rmax: 0,4 0,5
rmax: 0,8
1
r = fs/fn
Frequenza rapporto
I risultati dinamici vengono valutati utilizzando il fattore di
attenuazione NSC (il Numero di Scruton NSC ha un rapporto
diretto con il rapporto di frequenza consentito rmax di
frequenza di eccitazione (fs) a frequenza propria (fn)). Per i
fluidi gassosi il valore tipico è NSC > 2,5; per i fluidi liquidi il
valore tipico è NSC < 2,5.
NSC > 2,5
NSC < 2,5
Resistenza ris < Resistenza cons.
rmax: 0,4
r = 0,5
Risonanza in linea
0,6
r = fs/fn
rmax: 0,8
r=1
Risonanza principale
Sebbene il rapporto di frequenza r < 0,8 possa anche essere
usato come limite di valutazione anche per i fluidi di processo
liquidi, esso viene determinato paragonando la sollecitazione
consentita nel materiale del pozzetto alla sollecitazione
attuale durante la risonanza. Inoltre, viene condotta una
valutazione della robustezza del materiale del pozzetto
rispetto alla sollecitazione flessurale nell'area del bloccaggio
del pozzetto.
I risultati statici di ASME PTC 19.3 TW-2010 possono essere
definiti in base alla pressione di processo max. consentita
(a seconda della temperatura di processo e della geometria
del pozzetto) e la sollecitazione di flessione nella zona della
base del pozzetto. La sollecitazione di flessione causata
dal flusso che incide sul pozzetto dipende dalla lunghezza
bocchello.
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c) Aumentare il diametro della punta
Incrementando il diametro della punta, si riduce la frequenza
del fascio di vortici fs, e si rende ottimale il rapporto di
frequenza r.
d) Supporto tramite un ancoraggio
L'impiego di supporti tramite ancoraggio o di altri tipi
di supporto non rientrano nel campo di applicazione
della norma. L'uso di supporti tramite ancoraggio in
genere non è consigliato, in quanto il supporto rigido
può essere ottenuto solamente con un accoppiamento
fisso tra il collare di supporto e il diametro del bocchello,
ASME PTC 19.3 TW-2010 punti 6-7-(e). Su richiesta del
cliente possono essere impiegati ancoraggi progettati per
fornire un accoppiamento fisso con l'attacco al processo.
Il pozzetto termometrico viene progettato secondo i criteri
di esecuzione e calcolo dell'ASME PTC 19.3 TW-2010,
tuttavia, ciò non rientra nel campo di validità ASME PTC 19.3
TW-2010. L'operatore è responsabile per il supporto rigido
dell'ancoraggio nell'adattatore, il che potrebbe implicare una
rilavorazione dell'adattatore. Solitamente non viene offerta
da WIKA una garanzia per soluzioni con supporti tramite
ancoraggio.
Per i pozzetti fabbricati (tubo saldato), l'ASME
PTC 19.3 TW-2010 non è applicabile. Contattare un
rappresentante WIKA per fornire calcoli basati su
Dittrich/Klotter.
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Dettagli esecuzione
Determinare la posizione del 1° ancoraggio
La posizione del supporto con ancoraggio del pozzetto viene
calcolata come: proiezione adattatore – 1" (25,4 mm)
Per esempio:
14" (355,6 mm) proiezione adattatore. Il 1° supporto ad
ancoraggio viene posizionato a 13" (330,2 mm) dalla
superficie della flangia.
Proiezione adattatore
Lunghezza
bocchello
Determinare il numero di supporti ad ancoraggio e le
loro posizioni
Se la posizione del 1° supporto ad ancoraggio è inferiore a 5"
(127 mm), è necessario solo un supporto.
Se la posizione del 1° supporto ad ancoraggio è 5" (127 mm)
o superiore, è necessario un 2° supporto da posizionare sulla
posizione del 1° supporto ad ancoraggio diviso per due. Per
lunghezze adattatore superiori a 30" (762 mm), consultare il
proprio agente di vendita WIKA.
Esempio nr. 1 – Due supporti con ancoraggio
La lunghezza dell'adattatore è pari a 14" (356 mm). Supporto
ad ancoraggio 1 posizionato a 14" (356 mm) - 1" (25,4 mm)
= 13" (330 mm). Visto che tale numero è maggiore di
5" (127 mm), sono necessari due supporti. Pertanto
13" (330 mm) / 2 = 6,5" (165 mm). Il supporto 2 è posizionato
a 6,5" (165 mm).
Esempio nr. 2 - Un supporto ad ancoraggio
La lunghezza dell'adattatore è pari a 4,5" (114 mm). Il
supporto ad ancoraggio 1 è posizionato a 4,5" (114 mm) –
1" (25,4 mm) = 3,5" (89mm). Visto che il numero è inferiore a
5" (127 mm), è necessario un supporto ad ancoraggio.
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Supporto con
ancoraggio 2
stop-ring
Supporto con
ancoraggio 1
stop-ring
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Tipica installazione attraverso un bocchello flangiato
Dettaglio
Accoppiamento
fisso tra il supporto
ad ancoraggio e il
diametro interno
dell'adattatore
≥ 45 mm (1,75 inch)
12,7 mm (½ inch)
Vedere "Dettagli"
4-punto supporto collare
"A"
Profondità
d'immersione
conica Ured
"A"
Processo
Sezione "A"-"A"
Determinare il diametro esterno del supporto ad ancoraggio dalla dimensione del
tubo e dalla schedula tubo
NPS
UOM
1"
pollici
mm
pollici
mm
pollici
mm
1 ½"
2"
Diametro esterno del supporto ad ancoraggio
SCH.10
SCH.40
SCH.STD SCH.80
SCH.XS
1,107
28,1
1,692
43,0
2,167
55,0
1,059
26,9
1,62
41,1
2,077
52,8
1,059
26,9
1,62
41,1
2,077
52,8
0,967
24,6
1,51
38,4
1,949
49,5
0,967
24,6
1,51
38,4
1,949
49,5
SCH.160
0,825
21,0
1,348
34,2
1,697
43,1
SCH.XXS
0,609
15,5
1,11
28,2
1,513
38,4
Determinare il diametro dello stelo sotto attacco massimo consigliato basato sulla
dimensione dell'adattatore e la schedula tubo
NPS
UOM
1"
pollici
mm
pollici
mm
pollici
mm
1 ½"
2"
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Diametro dello stelo sotto attacco consigliato sul supporto ad ancoraggio
SCH.10
SCH.40
SCH.STD SCH.80
SCH.XS
SCH.160 SCH.XXS
0,938
23,8
1,50
38,1
1,875
47,6
0,875
22,2
1,375
34,9
1,75
44,5
0,875
22,2
1,375
34,9
1,75
44,5
0,813
20,6
1,25
31,8
1,625
41,3
0,813
20,6
1,25
31,8
1,625
41,3
0,688
17,5
1,125
28,6
1,50
38,1
0,50
12,7
1,00
25,4
1,25
31,8
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Specifiche di design conformi a ASME PTC 19.3 TW-2010
Descrizione
Esecuzione conica e cilindrica
Minimo
Massimo
Lunghezza immersione L
Diametro del foro d
Diametro della punta B
Rapporto del cono B/A
Rapporto della scala B/A per B = 12,7 mm
Rapporto della scala B/A per B = 22,2 mm
Rapporto del foro d/B
Rapporto della sezione L/B
Rapporto della lunghezza Ls/L
Spessore min. di parete (B-D)/d
Contrassegno
Lunghezza immersione
Diametro del foro
Diametro della punta
Diametro dello stelo
sotto attacco
63,5 mm (2,5 inch)
3,175 mm (0,125 inch)
9,2 mm (0,36 inch)
0,58
0,16
2
3 mm (0,12 inch)
in conformità a
ASME PTC 19.3
TW-2010
L
d
B
A
nelle schede
tecniche WIKA
U
B
V
Q
609,6 mm (24 inch)
20,9 mm (0,825 inch)
46,5 mm (1,83 inch)
1
0,71
-
Esecuzione a gradini
Minimo
Massimo
127 mm (5 inch)
6,1 mm (0,24 inch)
0,5
0,583
2
0
3 mm (0,12 inch)
609,6 mm (24 inch)
6,7 mm (0,265 inch)
0,8
0,875
0,6
-
Se le dimensioni del pozzetto non coincidono con i requisiti
di ASME PTC 19.3 TW-2010 a causa di specifiche del
cliente o applicazioni speciali, i risultati di calcolo hanno solo
carattere informativo.
Per questo motivo, WIKA non può dare alcuna garanzia.
Indicazione dei dati di calcolo
Gli esempi nella tabella seguente mostrano come indicare
i dati geometrici e di processo in una tabella Excel per
l'elaborazione elettronica successiva da parte di WIKA.
Esempio di una tabella con dati di calcolo per 6 punti di misura
N. Tag
T
P
v
rho
Viscosità
din. in cP
Modello
TW-0301
TW-0303
TW-0305
TW-0307
TW-0309
TW-0311
220
220
235
220
235
400
1,5
1,5
10
10
30
31,5
23,6
25,7
19,6
13
8,9
31,9
2,4
2,0
6,1
8,9
28,3
10,1
0,013
0,017
0,015
0,014
0,013
0,017
TW10
TW10
TW10
TW10
TW10
TW10
in °C
in bar
in m/s
12/2013 I based on 11/2013 GB
Legenda
N. Tag Punto di misura N.
T
Temperatura
P
Pressione
v
Velocità del flusso
rho
Densità del fluido di processo
in kg/m³
L
Ød
ØA
ØB
Tt
Dimensioni in mm
L
250
250
250
355
355
355
Lunghezza immersione
Diametro del foro
Diametro dello stelo sotto attacco
Diametro della punta
Spessore della punta
Ød
8,5
8,5
8,5
8,5
8,5
8,5
ØA
25
25
25
25
25
25
ØB
19
19
19
19
19
19
Tt
6,4
6,4
6,4
6,4
6,4
6,4
NID
38,3
38,3
38,3
38,3
38,3
38,3
NL
220
220
220
220
220
220
Materiale
(EN)
1.4435
1.4435
1.4435
1.4571
1.4571
1.4571
NID
Diametro interno ugello
Lunghezza ugello
NL
Modello Modello pozzetto termometrico WIKA
© 2011 WIKA Alexander Wiegand SE & Co. KG, tutti i diritti riservati.
Le specifiche tecniche riportate in questo documento rappresentano lo stato dell'arte al momento della pubblicazione.
Ci riserviamo il diritto di apportare modifiche alle specifiche tecniche ed ai materiali.
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